Исследовательская работа "Колбаса - это вкусно и полезно!?"

15

Всероссийский детский конкурс

«Первые шаги в науке»

Всероссийский заочный конкурс

Секция: Химия

Тема: «Колбасы – это вкусно и полезно!?»

Автор работы: Кравцов Святослав Игоревич

Место выполнения работы: МОУ Пурпейская средняя общеобразовательная школа № 3,

9 класс, ЯНАО, Пуровский район, п. Пурпе

Научный руководитель: Галиева Ольга Васильевна

2008

Оглавление

Введение------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3

I. Теоретические аспекты исследования

1.1. Технология производства колбасных изделий и их химический состав------------------- 3

1.2. Биохимическая роль хлорида натрия --------------------------------------------------------------4

1.3. Хлорид натрия и здоровье человека----------------------------------------------------------------5

II. Экспериментальная часть

2.1. Методика количественного определения хлорида натрия в колбасных изделиях------- 6

2.2. Результаты количественного определения NaCl в колбасных изделиях и их анализ--- 6

Список литературы---------------------------------------------------------------------------------------- 14

Введение

Среди продуктов питания колбасные изделия занимают ведущие позиции по ряду причин, главная из которых - удобство, экономия времени. Анкетирование, проведенное среди учителей и учащихся школы № 3 п. Пурпе показало, что 96 % опрошенных употребляют колбасные изделия чаще 1 раза в неделю. Рейтинг предпочитаемых колбасных изделий оказался следующим: копченые колбасы, вареные колбасы, сосиски, сардельки. При этом респонденты показали низкую осведомленность о том, что некоторые сорта колбас отличаются высоким содержанием хлорида натрия (поваренной соли), что крайне важно учитывать людям с заболеваниями, требующими ограничения соли в своем рационе.

Хлорид натрия выполняет важнейшие биохимические функции в организме человека: участвует в регуляции кровяного давления, водного обмена, активации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани. Поэтому употребление поваренной соли не может быть бесконтрольным.

Вышесказанное определило цель исследовательской работы: провести сравнительный анализ количественного содержания хлорида натрия в колбасных изделиях. Объектом исследования являются колбасные изделия, представленные в магазинах п. Пурпе.

Для реализации поставленной цели сформулированы и решались следующие задачи:

1. На основе анализа химической, биологической и специальной литературы выявить технологические основы приготовления колбасных изделий, их химический состав, биохимическую роль хлорида натрия и его связь со здоровьем человека.

2. Подобрать и освоить методику количественного определения NaCl в колбасных изделиях.

3. Экспериментально определить количественное содержание хлорида натрия в различных колбасных изделиях.

I. Теоретические аспекты исследования.

1.1. Технология производства колбасных изделий и их химический состав.

В данном параграфе на основе анализа имеющейся литературы будет рассмотрена сущность приготовления колбасных изделий как мясных продуктов, дана краткая характеристика химического состава колбасных изделий.

В отечественной промышленности известны рецептуры и технологии изготовления более 200 видов различных колбас, причем каждая их них имеет характерный внешний вид, вкус, состав, свойства и срок хранения. При изготовлении колбас мясо обязательно отделяют от костей, измельчают, перемешивают с другими компонентами и, после вторичного структурирования полученного фарша, подвергают тепловой обработке. Сырое мясо обычно имеет розово-красный цвет, мягкую консистенцию, слабый запах, высокую сочность. Если же из него сварить суп, то тот же самый кусок мяса приобретет серый цвет, потеряет воду, станет сухим и даже жестким, будет иметь нейтральный вкус и запах.

Почему же у колбасы розовая или красная окраска, нежный вкус и приятный запах, достаточная сочность и красивый рисунок на разрезе, хотя колбаса - это вареное мясо? Дело в том, что в процессе приготовления колбасы предусмотрен такой очень важный этап обработки, как посол сырья.

Понятие "посол" включает в себя введение в мясо посолочных веществ, стабилизирующих или улучшающих естественную окраску сырого мяса, участвующих в формировании необходимого запаха и вкуса, влияющих на ряд других свойств сырья. Обязательной и доминирующей составляющей посолочных составов является поваренная соль. Накопление ее в мясе в оптимальном количестве придает ему соленый вкус, оказывает консервирующее действие. В колбасном производстве обычно добавляют к мясу всего 2-5% соли, так как при добавлении большего количества готовый продукт будет иметь неприятный вкус. Особенное значение имеет наличие в мясе молочнокислых микроорганизмов, которые не только участвуют в формировании запаха и вкуса, но и подавляют развитие гнилостной микрофлоры.

Однако изменение вкуса и аромата мяса в процессе посола связано не только с микробиологическими процессами, но и обусловлено развитием химических реакций в результате накопления в мясе посолочных веществ, распада белков и жира. Знакомый всем нам розовый цвет колбасе придают в некотором смысле искусственным путем. Происходит это так: вместе с поваренной солью в мясо добавляют другую соль - нитрит натрия, которая играет главную роль в цветообразовании готового продукта. Однако надо отметить, что органы здравоохранения строго ограничивают количество используемого нитрита, установив нормы, безвредные для человека, то есть 3-7мг на 100г продукта.

Имея мясо различных видов и сортов, шпик, специи и вспомогательные материалы, можно приготовить разнообразные колбасы. Для придания колбасам специфического аромата и вкуса в фарш добавляют специи: перец, кориандр, мускатный орех, гвоздику, корицу, лук, чеснок, имбирь. Лук, чеснок, перец, оказывают, кроме того, бактерицидное действие.

Таким образом, можно сделать вывод, что существуют различные технологии и рецептуры приготовления колбас, что в определенной степени определяет их состав.

Однако в рамках нашего эксперимента предметом исследования является наличие хлорида натрия в колбасах, количественное содержание которого, как видно из сказанного выше, варьирует от технологии приготовления.

1.2. Биохимическая роль хлорида натрия.

Как было сказано раньше, обязательным компонентом всех колбасных изделий является NaCl – хлорид натрия. Поступив в составе пищи в организм человека, он участвует в определенных биохимических процессах.

В данной части исследовательской работы остановлюсь на той роли хлорида натрия, которую он играет в процессах жизнедеятельности человеческого организма. В организме взрослого человека хлорид натрия содержится в виде ионов Na⁺ и С1^-, каждый из которых играет определенную роль в обмене веществ и функционировании живого организма.

Считаю важным рассмотреть биохимическую роль натрия, имея в виду каждый раз, что речь идет об ионе, а не простом веществе - металле. Натрий - важный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в регуляции кровяного давления, водного обмена, активации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани. Потребность в натрии существует, но она невелика - около 1г в день и в основном удовлетворяется обычной диетой без добавления пищевой соли. В организме взрослого человека содержится около 100г натрия. Натрий является основным внутриклеточным ионом. Катионы натрия расположены по всему организму. Они содержатся в плазме крови, лимфе, спинномозговой жидкости, мозге, легких, почках, желчи, коже, пищеварительных соках, в любой межтканевой жидкости. Ионы натрия вместе с ионами калия участвуют в передаче нервных импульсов через мембраны нервных клеток и поддерживают нормальную возбудимость мышечных клеток, оказывают влияние на центральную нервную систему. Ионы натрия играют важную роль в водно-электрическом балансе внутренней среды организма. Задерживая воду, ионы натрия обусловливают способность биологических тканей к набуханию.

Какова роль ионов хлора в жизнедеятельности человеческого организма? Хлорид - ионы присутствуют в организме в макроколичествах (около 100г в организме взрослого человека). Хлорид-ион имеет оптимальный размер для проникновения через мембрану клеток. Именно этим объясняется его совместное участие с ионами натрия и калия в создании определенного осмотического давления. В форме соляной кислоты хлорид - ионы входят в состав желудочного сока. Суточная потребность человека в хлоре составляет около 2г и она с избытком удовлетворяется рационом. Основное количество хлора (до 90 %) взрослые получают с поваренной солью.

Таким образом, можно сделать вывод, что натрий и хлор - это макроэлементы, абсолютно необходимые для нормального функционирования человеческого организма.

1.3. Хлорид натрия и здоровье человека.

В данном разделе, на мой взгляд, следует остановиться на некоторых аспектах здоровья, связанных с употреблением хлорида натрия, или проще поваренной соли.

Немного истории. Известно, что в древности человек не добавлял соль в пищу. Поваренную соль в питании начали использовать только в последние одна - две тысячи лет, сначала как вкусовую приправу, а затем и как консервирующее средство. Однако до сих пор многие народности Африки, Азии и Севера прекрасно обходятся без пищевой соли. Но все-таки, большая часть человечества употребляет поваренную соль, поскольку вкус этой приправы уникален, им не обладает никакое другое вещество в мире. У большинства народов соль - символ гостеприимства и радушия. Хлебом-солью встречают самых дорогих гостей.

Однако, по мнению ученых, это небезобидное вещество и употреблять его надо, соблюдая определенные нормы. В теле человека содержится более 200г хлорида натрия, из которых 45г растворено в крови. Прежде считалось, что взрослому человеку нужно получать в день примерно 10-15г хлорида натрия, включая и ту соль, что находится в употребляемых продуктах, однако новейшие рекомендации приводят норму потребления поваренной соли в пределах 5-6г. Избыточная соль в рационе усваивается организмом. Контроль оптимального содержания натрия в крови обеспечивается его выведением через почки с мочой. Некоторая часть этого элемента теряется через пот.

Потребность в соли тесно связана с количеством потребленной воды. Изменение концентрации натрия может повлечь нарушение водного обмена. Поэтому потеря организмом натрия сопровождается потерей воды. Это крайне опасно, так как вода - важнейшая часть человеческого организма. Она составляет 65% нашего веса, а у детей даже 80%. При длительной нехватке воды страдает нервная система, появляются психические расстройства. Нарушается деятельность жизненно важных нервных центров - дыхательного и сердечно-сосудистого. Если эти явления нарастают, может наступить смерть. В экстремальных ситуациях недостаточное количество натрия может привести к мышечным спазмам.

При заболеваниях, в результате которых организм теряет большое количество воды, человеку вводят физиологический раствор. Физиологический раствор - это 0,85% раствор NaCl в воде. Столько хлорида натрия содержится в крови человека.

Опасен для жизни человека и избыток натрия, так как он приводит к скоплению в теле лишней жидкости, нагружая наше сердце и почки.

В последние десятилетия медики всего мира (в том числе и России) обеспокоены чрезмерным потреблением поваренной соли и утверждают, что это приводит к повышению вероятности таких болезней, как гипертония, атеросклероз и инсульты. Недаром на состоявшемся несколько лет назад симпозиуме во Франкфурте-на-Майне в ФРГ врачи учинили своеобразный суд над "белой смертью" и "тайным убийцей", как называют обыкновенную соль. Сегодня многие эксперты исходят из того, что повышение кровяного давления в результате потребления NaCl объясняется не столько наличием в ней натрия, как утверждалось ранее, сколько хлорида. Ведутся споры о том, не является ли единственным виновником всего ион хлора. Результаты исследований подтверждают, что в других соединениях, встречающихся во многих минеральных водах, натрий не обладает никаким повышающим давление эффектом.

Самый важный вывод заключается в том, что около 50% гипертоников реагируют на соль. Это означает, что показатели кровяного давления у таких пациентов заметно изменяются при увеличении или сокращении потребления соли. Она сильнее проявляется при избыточном весе и чаще наблюдается у людей преклонного возраста.

Таким образом, избыток соли - один из ведущих факторов образа жизни, который приводит к гипертонии. Гипертония повышает риск сердечно-сосудистых заболеваний и инсульта. Современные рекомендации по профилактике гипертонии показали, что наиболее эффективная диета для профилактики и лечения повышенного кровяного давления должна содержать минимум натрия и жиров и включать большие количества нежирных молочных продуктов, фрукты и овощи. К другим важным позитивным факторам относятся физическая активность, нормальный вес тела. Важно отметить, что при различных заболеваниях важную роль играет лечебное питание, где количество поваренной соли в рационе строго оговаривается. При определенных состояниях организма для нормального его функционирования, содержание хлорида натрия в рационе может быть, как увеличено, так и уменьшено, а в некоторых случаях и вовсе исключено. Люди, которым по состоянию здоровья требуется ограничение употребления поваренной соли, нередко забывают о том, что она входит в состав большинства продуктов питания, традиционно не относящихся к "соленьям". Одним из таких продуктов являются колбасные изделия, где концентрация хлорида натрия сильно варьирует в зависимости от технологии приготовления. Поэтому для соблюдения диеты важно знать количество соли в колбасных изделиях.

Чтобы ответить на этот вопрос, имеющий, на мой взгляд, большое практическое значение, был проведен эксперимент, описание которого дается в следующей главе.

II. Экспериментальная часть.

2.1. Методика количественного определения хлорида натрия в колбасных изделиях.

В исследовании была использована методика ГОСТ 9957 - 73. Настоящий стандарт устанавливает метод определения хлорида натрия по Мору. Метод основан на титровании иона хлора в нейтральной среде ионом серебра в присутствии хромата калия.

Отбор и подготовка проб.

При подготовке к анализу пробы колбасных изделий освободил от оболочки, измельчил на мясорубке и тщательно перемешал. Измельченную пробу поместил в стеклянную банку с притертой пробкой и хранил на холоде до окончания испытаний.

Проведение испытания

а). Вареные колбасы. Взвесил 5г измельченной пробы, поместил в химический стакан и добавил 100мл дистиллированной воды. Через 40 минут настаивания (при периодическом перемешивании стеклянной палочкой) водную вытяжку отфильтровал через бумажный фильтр. 10мл фильтрата пипеткой перенес в коническую колбу, добавил 0,5мл хромата калия и титровал из бюретки 0,05 моль/л раствором нитрата серебра до появления оранжевого окрашивания.

б). Полукопченые, варенокопченые и сырокопченые колбасы. К 5г измельченной пробы добавил 100мл дистиллированной воды. Нагрел в химическом стакане на водяной бане при 40⁰С, выдержал при этой температуре в течение 45 минут (при периодическом перемешивании стеклянной палочкой) и отфильтровал через бумажный фильтр. После охлаждения до комнатной температуры отобрал пипеткой 10мл фильтрата, добавил 0,5мл 10%-ного раствора хромата калия и титровал из бюретки 0,05 моль/л раствором нитрата серебра до появления оранжевого окрашивания.

Обработка результатов

Массовую долю хлорида натрия в продукте вычислил по формуле:

где 0,00292 - количество NaCl, эквивалентное 1мл 0,05 моль/л раствора AgNO₃ (г);

V - объем раствора AgNO₃, израсходованного на титрование используемого раствора (мл);

V₁ - объем водной вытяжки, взятой для титрования (мл);

m - навеска колбасного изделия (г).

2.2. Результаты количественного определения NaCl в колбасных изделиях и их анализ.

В качестве объектов исследования я выбрал 14 колбасных изделий, представленных в магазине п. Пурпе. Производитель колбас «Мясная лавка» г. Нижневартовск.

Определение массовой доли хлорида натрия производил по методике, описанной в § 2.1.

Полученные результаты отражены в таблице 1.

Содержание хлорида натрия в колбасных изделиях

Таблица 1

Более наглядно на диаграмме 1 представлена массовая доля соли в продукте.

Массовая доля хлорида натрия в колбасных изделиях

Диаграмма 1

Анализ литературы по направлению исследования позволил сформулировать следующие выводы:

• Хлорид натрия - обязательный компонент колбасных изделий, который придает мясному продукту вкус и оказывает консервирующее действие. Его количественное содержание зависит от технологии производства колбасных изделий.

• Чрезмерное потребление поваренной соли приводит к гипертонии, атеросклерозу и инсульту.

• Натрий и хлор - это макроэлементы, которые в организме человека выполняют важнейшие функции. Натрий - участвует в регуляции кровяного давления, водного обмена, активации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани; хлорид - ионы с ионами натрия и калия принимают участие в создании определенного осмотического давления.

В ходе проведенного эксперимента установлено:

• Хлорид натрия обнаружен во всех колбасных изделиях, его массовая доля

варьирует от 1,69% до 3,45%.

• Меньшим содержанием хлорида натрия отличаются вареные колбасы и молочные

сосиски. Наименьшее значение массовой доли NaCl выявлено в колбасе «Чайная».

• Высоким содержанием NaCl отличаются копченые колбасы и колбасы,

содержащие жир.

Максимальное содержание NaCl обнаружено в колбасе «Брауншвейгская». Это означает, что в 174г такой колбасы содержится суточная норма (6г) хлорида натрия для здорового человека.

Таким образом, можно сделать вывод, что колбасные изделия, особенно копченые, являются поставщиками достаточно большого количества хлорида натрия в человеческий организм.

СОСИСКИ «МОЛОЧНЫЕ»

ω (NaCl) = 1,72 %

m ( NaCl ) в 100г = 1,72г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 349г

СОСИСКИ «КРОХА»

ω (NaCl) = 1,99 %

m ( NaCl ) в 100г = 1,99г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 300г

Колбаса «Свиная»

ω (NaCl) = 1,87%

m ( NaCl ) в 100г = 1,87г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 321г

Колбаса «Любительская»

ω (NaCl) = 2,16%

m ( NaCl ) в 100г = 2,16г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 278г

К

ω (NaCl) = 1,69%

m ( NaCl ) в 100г = 1,69г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 355г

олбаса «Чайная»

К

ω (NaCl) = 1,99%

m ( NaCl ) в 100г = 1,99г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 300г

олбаса «Докторская»

К

ω (NaCl) = 2,34%

m ( NaCl ) в 100г = 2,34г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 256г

олбаса «Любительская в синюге»

Колбаса «Молочная в синюге»

ω (NaCl) = 1,7%

m ( NaCl ) в 100г = 1,7г

Масса продукта, содержащего суточную норму соли – 353г

К

ω (NaCl) = 2,2%

В

ω (NaCl) = 1,75%

К

ω (NaCl) = 2,4%

К

ω (NaCl) = 2,6 %

К

ω (NaCl) = 2,39%

К

ω (NaCl) = 3,45%

Список литературы.

1. Берендяева Л.А. Практикум по биохимии продуктов питания. Омск - 2002.

2. ГОСТ 9957 - 73. Колбасные изделия и продукты из свинины, баранины и говядины.
   Методы определения хлористого натрия.

3. 3.Егоров А.С., Иванченко Н.М., Шацкая К.П. Химия внутри нас: введение в
   бионеорганическую и биоорганическую химию. Ростов-на-Дону: Феникс, 2004 - 192с.

4. Интернет, www. Rambler, ru.

5. Макаров К.А. Химия и здоровье. М.: Просвещение, 1985 - 117с.

6. Рогов И.А., Жаринов А.И. Изготовление колбас и мясных деликатесов; Пособие для
   предпринимателей, фермеров, домохозяек. - М.: Профиздат, 1994 - 128с.

7. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высшая школа,
   1991 -228с.

8. Фурман А.А. Поваренная соль: производство и применение в химической
   промышленности. Москва- 1989.

9. Химический состав пищевых продуктов./ Под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева.
   М.: Агропромиздат, 1987.